KR100949335B1 - Battery Module - Google Patents

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KR100949335B1 KR1020070114939A KR20070114939A KR100949335B1 KR 100949335 B1 KR100949335 B1 KR 100949335B1 KR 1020070114939 A KR1020070114939 A KR 1020070114939A KR 20070114939 A KR20070114939 A KR 20070114939A KR 100949335 B1 KR100949335 B1 KR 100949335B1
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Abstract

본 발명은 복수 개의 단위 전지를 연결하여 구성되는 전지 모듈에 관한 것으로서, 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 단위 전지들, 단위 전지들에 각각 대응하여 단위 전지들을 수용하는 복수 개의 관통홀들이 형성된 하우징, 및 하우징에 결합되면서 단위 전지들의 전극 단자를 커버하는 덕트 부재를 포함한다. 그리고, 덕트 부재에는 관통홀을 향해 냉각매체를 주입하기 위한 냉각 유로가 형성되면서 단위 전지들로부터 발생되는 가스를 기 설정된 방향으로 배출시키는 가스 배출 통로가 형성된다.
Figure R1020070114939
이차 전지, 모듈, 냉각, 유로, 가스, 하우징
본 발명은 복수 개의 단위 전지를 연결하여 구성되는 전지 모듈에 관한 것으로서, 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 단위 전지들, 단위 전지들에 각각 대응하여 단위 전지들을 수용하는 복수 개의 관통홀들이 형성된 하우징, 및 하우징에 결합되면서 단위 전지들의 전극 단자를 커버하는 덕트 부재를 포함한다. 그리고, 덕트 부재에는 관통홀을 향해 냉각매체를 주입하기 위한 냉각 유로가 형성되면서 단위 전지들로부터 발생되는 가스를 기 설정된 방향으로 배출시키는 가스 배출 통로가 형성된다.
Figure R1020070114939
이차 전지, 모듈, 냉각, 유로, 가스, 하우징
본 발명은 복수 개의 단위 전지를 연결하여 구성되는 전지 모듈에 관한 것으로서, 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 단위 전지들, 단위 전지들에 각각 대응하여 단위 전지들을 수용하는 복수 개의 관통홀들이 형성된 하우징, 및 하우징에 결합되면서 단위 전지들의 전극 단자를 커버하는 덕트 부재를 포함한다. 그리고, 덕트 부재에는 관통홀을 향해 냉각매체를 주입하기 위한 냉각 유로가 형성되면서 단위 전지들로부터 발생되는 가스를 기 설정된 방향으로 배출시키는 가스 배출 통로가 형성된다.
Figure R1020070114939
이차 전지, 모듈, 냉각, 유로, 가스, 하우징
The present invention relates to a battery module configured by connecting a plurality of unit cells, a plurality of unit cells electrically connected to each other, a housing in which a plurality of through-holes are formed to accommodate the unit cells respectively corresponding to the unit cells, and And a duct member coupled to the housing and covering the electrode terminals of the unit cells. The present invention relates to a battery module configured by connecting a plurality of unit cells, a plurality of unit cells electrically connected to each other, a housing in which a plurality of through-holes are formed to accommodate the unit cells respectively corresponding to the unit cells, and And a duct member coupled to the housing and covering the electrode terminals of the unit cells. In addition, a cooling channel for injecting a cooling medium toward the through hole is formed in the duct member, and a gas discharge passage for discharging gas generated from the unit cells in a predetermined direction is formed. In addition, a cooling channel for injecting a cooling medium toward the through hole is formed in the duct member, and a gas discharge passage for discharging gas generated from the unit cells in a predetermined direction is formed.
Figure R1020070114939
Secondary battery, module, cooling, flow path, gas, housing Secondary battery, module, cooling, flow path, gas, housing

Description

전지 모듈{Battery Module} Battery Module {Battery Module}

본 발명은 복수 개의 단위 전지를 연결하여 구성되는 전지 모듈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 단위 전지들을 냉각시키기 위한 유로 구조와 단위 전지들에서 발생된 가스를 배출시키기 위한 가스 배출 구조를 구비한 전지 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a battery module configured by connecting a plurality of unit cells, and more particularly, a battery module having a flow path structure for cooling the unit cells and a gas discharge structure for discharging gas generated in the unit cells. It is about.

이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 하나의 셀로 이루어진 저용량 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되며, 복수 개의 셀이 팩 형태로 연결된 대용량 이차 전지는 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용되고 있다.A rechargeable battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable. Low-capacity secondary batteries consisting of one cell are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and large-capacity secondary batteries in which a plurality of cells are connected in a pack form are used as power sources for driving motors of hybrid electric vehicles. .

이와 같은 대용량 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 직렬로 연결되어, 일반적으로 전지 모듈로 구성된다. 즉, 전지 모듈은 통상 직렬로 연결되는 복수 개의 이차 전지(이하, 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 '단위 전지'라 함)들을 지칭한다.Such a large capacity secondary battery is connected in series so as to be used for driving a motor of an electric vehicle requiring a large power, and is generally composed of a battery module. That is, the battery module generally refers to a plurality of secondary batteries (hereinafter, referred to as 'unit cells' for convenience of description throughout the specification).

이런 전지 모듈을 보다 자세하게 살펴보면, 각각의 단위 전지는 양극과 음극 이 세퍼레이터를 사이에 두고 위치하는 전극군과, 상기 전극군이 내장되는 공간을 구비하는 케이스, 및 상기 케이스에 결합되어 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 전극 단자가 구비된 캡 조립체를 포함한다. 그리고, 각각의 단위 전지는 통상 하우징 내에 일정 간격을 두고 배열되고 각 단위 전지의 단자를 연결하여 전지 모듈을 구성하게 된다.Looking at such a battery module in more detail, each unit cell has an electrode group having a positive electrode and a negative electrode positioned between the separator, a case having a space in which the electrode group is built, and coupled to the case and the electrode group And a cap assembly with electrode terminals that are electrically connected. In addition, each unit cell is normally arranged at regular intervals in the housing and connects the terminals of each unit battery to form a battery module.

전지 모듈은 적게는 수 개에서 많게는 수십 개의 단위 전지를 연결시켜 하나의 전지 모듈을 구성하기 때문에, 각 단위 전지에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있어야 한다. 이러한 전지 모듈의 열 방출 특성은 단위 전지는 물론, 전지 모듈을 채용한 제품 자체의 성능을 좌우할 정도로 모듈 설계시 중요하게 고려되고 있다.Since the battery module constitutes one battery module by connecting at least several to several tens of unit cells, it must be able to easily dissipate heat generated in each unit cell. The heat dissipation characteristics of such a battery module are considered important when designing a module so as to influence the performance of not only a unit cell but also a product itself employing a battery module.

단위 전지의 열 방출이 전지 모듈 내에서 원활하게 이루어지지 않는다면, 각 단위 전지들 사이에는 온도 편차가 발생한다. 그러면 전지 모듈은 전동 청소기, 전동 스쿠터나 자동차용(전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차)와 같은 제품의 동력원으로서 필요한 용량의 전력을 원활하게 출력할 수 없게 된다. 또한, 단위 전지는 내부에서 발생되는 열에 의해 전지 내부의 온도가 상승하게 되어, 충전 및 방전 성능이 저하되는 문제점이 있다. If the heat dissipation of the unit cell is not smoothly performed in the battery module, a temperature deviation occurs between the unit cells. Then, the battery module cannot smoothly output the power of the required capacity as a power source of a product such as an electric vacuum cleaner, an electric scooter, or an automobile (electric vehicle or hybrid electric vehicle). In addition, the unit battery has a problem in that the temperature inside the battery rises due to heat generated therein, thereby degrading the charge and discharge performance.

그리고, 단위 전지는 충전과 방전을 되풀이하는 과정에서 그 내부에서 가스가 발생된다. 특히, 전지 모듈은 다수 개의 단위 전지들이 연결된 구성이기 때문에, 단위 전지로부터 발생되는 가스를 신속하면서도 원활하게 배출해야 한다. 즉, 이런 가스가 원활하게 배출되지 못하면, 단위 전지는 내부 압력이 증가하면서 폭발 할 위험성이 내재되어 있기 때문이다.In addition, gas is generated in the unit cell in the process of repeatedly charging and discharging. In particular, since the battery module has a configuration in which a plurality of unit cells are connected, it is necessary to quickly and smoothly discharge gas generated from the unit cells. In other words, if such gas is not discharged smoothly, the unit cell has an inherent risk of explosion as the internal pressure increases.

하지만, 종래의 전지 모듈은 단위 전지의 열 방출과 가스 배출을 각각 완벽하게 해결할 수 있는 설계 구조를 제시하지 못하는 있는 실정이다. 다만, 종래에는 단위 전지의 열 방출과 가스 배출을 고려한 설계 구조를 제시한 전지 모듈도 있었으나, 이러한 전지 모듈은 그 구조가 복잡하면서 모듈의 크기가 비대해지는 문제점이 있었다.However, the conventional battery module does not provide a design structure that can completely solve the heat discharge and gas discharge of the unit cell respectively. However, in the related art, there has been a battery module that provides a design structure considering heat emission and gas discharge of a unit cell, but such a battery module has a problem that the size of the module is enlarged while the structure thereof is complicated.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 단위 전지의 열 방출을 위한 유로 구조와 가스 배출을 위한 통로가 각각 확보된 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object thereof is to provide a battery module having a passage structure for heat dissipation of a unit cell and a passage for gas discharge.

또한, 본 발명은 제한된 공간 내에서 단위 전지의 열 방출을 위한 유로 구조와 가스 배출을 위한 통로를 각각 구비하면서도 종래에 비해 비대해지지 않고 컴팩트화된 전지 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a battery module which has a passage structure for heat dissipation of a unit cell and a passage for discharging gas within a limited space, but is not enlarged compared to the conventional one, and is compact.

본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 단위 전지들, 상기 단위 전지들에 각각 대응하여 상기 단위 전지들을 수용하는 복수 개의 관통홀들이 형성된 하우징, 및 상기 하우징에 결합되면서 상기 단위 전지들의 전극 단자를 커버하는 덕트 부재를 포함한다. 상기 덕트 부재에는 상기 관통홀을 향해 냉각매체를 주입하기 위한 냉각 유로가 형성되면서 상기 단위 전지들로부터 발생되는 가스를 기 설정된 방향으로 배출시키는 가스 배출 통로가 형성된다.According to an embodiment of the present invention, a battery module includes a plurality of unit cells electrically connected to each other, a housing having a plurality of through-holes configured to receive the unit cells respectively corresponding to the unit cells, and coupled to the housing. And a duct member covering electrode terminals of the unit cells. In the duct member, a cooling passage for injecting a cooling medium toward the through hole is formed, and a gas discharge passage for discharging gas generated from the unit cells in a predetermined direction is formed.

본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 상기 덕트 부재에 형성되면서 상기 냉각 유로와 상기 가스 배출 통로를 별도로 구분하는 분리부를 더 포함한다. The battery module according to the embodiment of the present invention further includes a separation unit formed in the duct member to separately separate the cooling passage and the gas discharge passage.

상기 분리부는 상기 단위 전지의 전극 단자를 향해 돌출되면서 상기 냉각 유로가 상기 전극 단자를 향하는 방향으로 관통되게 형성된다. The separating part protrudes toward the electrode terminal of the unit cell and is formed such that the cooling passage penetrates toward the electrode terminal.

상기 냉각 유로는 상기 단위 전지와 상기 관통홀 사이에 존재하는 이격 공간 과 연통된다. The cooling passage is in communication with a separation space existing between the unit cell and the through hole.

상기 분리부는 상기 단위 전지들에 각각 대응하여 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 분리부들은 복수 열로 배열됨으로써 열과 열 사이에 상기 가스 배출 통로가 형성된다. The separators may be formed in plural in correspondence with the unit cells, and the plurality of separators may be arranged in a plurality of rows so that the gas discharge passage is formed between the columns.

상기 덕트 부재에는 상기 가스 배출 통로에 연통되는 배출구가 형성되며, 상기 단위 전지들로부터 발생되는 가스는 상기 가스 배출 통로와 상기 배출구를 통해 외부로 배출된다. The duct member is formed with a discharge port communicating with the gas discharge passage, the gas generated from the unit cells are discharged to the outside through the gas discharge passage and the discharge port.

상기 분리부는 상기 단위 전지의 전극 단자의 둘레 일부를 감싸는 형상으로 일측에 개구면을 갖는다. The separating part has an opening surface on one side in a shape surrounding a part of a circumference of an electrode terminal of the unit battery.

상기 복수 개의 분리부들 중에서 상호 인접하는 한 쌍의 분리부들은 각각의 개구면들이 상호 마주한다. A pair of separation portions adjacent to each other among the plurality of separation portions face each opening surface.

상기 한 쌍의 분리부들에 대응하는 단위 전지들은 터미널 플레이트에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 터미널 플레이트는 상기 한 쌍의 분리부들의 개구면들에 의해 형성된 공간에 위치한다. The unit cells corresponding to the pair of separators are electrically connected by a terminal plate, and the terminal plate is located in a space formed by the opening surfaces of the pair of separators.

상기 복수 개의 분리부들은 상기 덕트 부재에서 배열되는 위치에 따라 각각의 크기가 다르게 형성된다. The plurality of separation parts may be formed in different sizes according to positions arranged in the duct member.

본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 상기 덕트 부재를 커버하면서 상기 냉각 유로로 상기 냉각매체를 공급하기 위한 내부 공간이 마련된 커버 부재를 더 포함한다. The battery module according to the embodiment of the present invention further includes a cover member provided with an inner space for supplying the cooling medium to the cooling channel while covering the duct member.

본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 단위 전지를 냉각시키면서도, 단위 전지에서 발생되는 가스도 용이하게 배출시킬 수 있다. 이로 인해 전지 모듈은 종래에 비해 보다 안정적으로 작동되면서 필요한 용량의 전력을 원활하게 출력할 수 있는 장점이 있다. The battery module according to the embodiment of the present invention can easily discharge the gas generated in the unit cell while cooling the unit cell. As a result, the battery module operates more stably than before, and thus has an advantage of smoothly outputting power of a required capacity.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 제한된 공간 내에서 단위 전지의 열 방출을 위한 유로 구조와 가스 배출을 위한 통로를 각각 구비하면서도 종래에 비해 비대해지지 않고 컴팩트화될 수 있는 장점이 있다.In addition, the battery module according to the embodiment of the present invention has an advantage that can be compact without being enlarged compared to the conventional while having a flow path structure for the heat discharge of the unit cell and a passage for gas discharge in a limited space, respectively.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다.1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 단위 전지를 기 설정된 온도 이하로 냉각시키기 위한 냉각 유로와, 단위 전지로부터 발생되는 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출 통로를 각각 구비한 구조로 설계된다. 이를 위해 전지 모듈(100)은 대략적으로 다음과 같은 구성요소들을 구비한다. As shown in FIG. 1, the battery module 100 according to an exemplary embodiment of the present invention has a cooling passage for cooling a unit cell below a preset temperature and a gas discharge for discharging gas generated from the unit cell to the outside. It is designed as a structure having passages respectively. To this end, the battery module 100 has approximately the following components.

전지 모듈(100)은 복수 개의 단위 전지들을 수용하는 하우징(110), 하우징(110)에 결합되면서 외부의 방해 요소로부터 단위 전지들을 보호하는 커버 부 재(120), 및 하우징(110)과 커버 부재(120)의 사이에 일체로 결합되면서 단위 전지들의 전극 단자를 커버하는 덕트 부재(200)를 포함한다. The battery module 100 includes a housing 110 accommodating a plurality of unit cells, a cover member 120 coupled to the housing 110 to protect the unit cells from external disturbance elements, and the housing 110 and the cover member. The duct member 200 is integrally coupled between the 120 and covers the electrode terminals of the unit cells.

도 2는 도 1에 도시된 커버 부재가 제거된 상태의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. FIG. 2 is a perspective view illustrating the battery module in a state in which the cover member illustrated in FIG. 1 is removed.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 덕트 부재(200)에는 냉각 유로(210)가 형성된다. 이런 냉각 유로(210)를 통해 주입된 냉각매체는 하우징(110)의 내부에 수용된 단위 전지 방향으로 공급됨으로써, 단위 전지에서 발생되는 열을 제거할 수 있다. 이때, 냉각매체로는 대기 중의 공기 또는 기 설정된 온도로 냉각된 냉각용 공기가 사용될 수 있다. 냉각매체는 외부로부터 냉각 유로(210)로 직접 공급되거나, 커버 부재(120)를 통해 냉각 유로(210)로 공급될 수 있다. 즉, 커버 부재(120)는 기 설정된 크기 이상의 내부 공간이 마련되어, 외부로부터 냉각매체를 공급받는다. 그리고, 커버 부재(120)는 냉각 유로(210)로 냉각매체를 분산 공급하게 된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the cooling channel 210 is formed in the duct member 200. The cooling medium injected through the cooling channel 210 may be supplied toward the unit cell accommodated in the housing 110 to remove heat generated from the unit cell. In this case, the cooling medium may be air in the atmosphere or cooling air cooled to a predetermined temperature. The cooling medium may be directly supplied to the cooling passage 210 from the outside, or may be supplied to the cooling passage 210 through the cover member 120. That is, the cover member 120 is provided with an internal space of a predetermined size or more, and receives a cooling medium from the outside. The cover member 120 distributes and supplies the cooling medium to the cooling channel 210.

도 3은 도 2에 도시된 덕트 부재가 제거된 상태의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating the battery module in a state in which the duct member shown in FIG. 2 is removed.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 모듈(100)은 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 단위 전지(130)들을 구비하며, 하우징(110)의 내부에 이러한 단위 전지(130)를 수용한다. As shown in FIGS. 1 to 3, the battery module 100 includes a plurality of unit cells 130 electrically connected to each other, and accommodates the unit cells 130 in the housing 110.

하우징(110)은 복수 개의 관통홀들이 형성되며, 복수 개의 단위 전지(130)들이 각각 대응하는 관통홀에 수납된다. 여기서 전지 모듈(100)은 예시적으로 복수 개의 단위 전지(130)들이 2단으로 적층되게 배열되어 있지만, 전지 모듈(100)의 전력 용량에 따라 다층 다열로 형성될 수도 있다. The housing 110 has a plurality of through holes formed therein, and the plurality of unit cells 130 are accommodated in corresponding through holes, respectively. Here, the battery module 100 is exemplarily arranged to stack a plurality of unit cells 130 in two stages. However, the battery module 100 may be formed in multiple layers according to the power capacity of the battery module 100.

복수 개의 단위 전지(130)들 중에서 인접하는 한 쌍의 단위 전지(130)들은 터미널 플레이트(140)에 의해 전기적으로 연결되며, 터미널 플레이트(140)는 체결부재(150)에 의해 단위 전지(130)의 전극 단자에 결합된다. 아래에서는 하우징(110), 단위 전지(130), 덕트 부재(200) 사이의 결합관계 및 그 위치관계에 대해 더 살펴보겠다.A pair of adjacent unit cells 130 among the plurality of unit cells 130 are electrically connected by the terminal plate 140, and the terminal plate 140 is unit cell 130 by the fastening member 150. Is coupled to the electrode terminal. Hereinafter, the coupling relationship between the housing 110, the unit cell 130, and the duct member 200 and the positional relationship thereof will be described.

도 4는 도 2에서 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라 절단하여 단위 전지가 내장된 하우징과 덕트 부재 사이의 결합관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically illustrating a coupling relationship between a housing in which a unit cell is built and a duct member cut along a line IV-IV in FIG. 2.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(110)에는 단위 전지(130)들을 수용하는 복수 개의 관통홀(112)들이 형성된다. 본 발명의 실시예에서 단위 전지(130)는 원통형으로 이루어지지만, 각형 또는 다양한 형태로 이루어질 수도 있다. 그리고, 관통홀(112)은 단위 전지(130)에 대응하는 원통형으로 형성된다. 다만, 관통홀(112)은 단위 전지(130)의 원통 단면에 비해 크게 형성됨으로써, 단위 전지(130)와 관통홀(112)의 사이에는 냉각매체가 지속으로 유동할 수 있는 이격 공간이 유지된다. 그리고, 냉각 유로(210)는 하우징(110)과 덕트 부재(200)가 상호 결합된 상태에서 단위 전지(130)와 관통홀(112) 사이에 존재하는 이격 공간과 연통되게 위치함으로써, 냉각 유로(210)를 통해 유입된 냉각매체는 단위 전지(130)의 표면에서 발생되는 열을 제거할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of through holes 112 are formed in the housing 110 to accommodate the unit cells 130. In the embodiment of the present invention, the unit cell 130 is formed in a cylindrical shape, but may also be formed in a square or various shapes. The through hole 112 is formed in a cylindrical shape corresponding to the unit cell 130. However, since the through hole 112 is formed larger than the cylindrical cross section of the unit cell 130, a space for allowing the cooling medium to continuously flow is maintained between the unit cell 130 and the through hole 112. . In addition, the cooling flow path 210 is positioned in communication with the separation space existing between the unit cell 130 and the through hole 112 in a state where the housing 110 and the duct member 200 are coupled to each other. The cooling medium introduced through 210 may remove heat generated from the surface of the unit cell 130.

이때, 전지 모듈(100) 내에서 복수 개의 단위 전지(130)들은 직렬로 연결된 다. 하우징(110)의 내에서 단위 전지(130)들은 양극 또는 음극이 각각 동일한 방향을 향하지 않고, 양극과 음극이 각각 다른 방향을 향하도록 교번되게 배치된다. 그리고, 인접하는 단위 전지(130)들은 상기 설명한 바와 같이 음극 단자와 양극 단자가 터미널 플레이트(140)에 의해 전기적으로 연결된다.In this case, the plurality of unit cells 130 in the battery module 100 are connected in series. In the housing 110, the unit cells 130 are alternately disposed such that the positive electrode and the negative electrode do not face the same direction, and the positive electrode and the negative electrode face the other direction, respectively. As described above, the adjacent unit cells 130 are electrically connected to the negative terminal and the positive terminal by the terminal plate 140.

본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 상기와 같이 단위 전지(130)의 냉각을 위한 유로 구조와 함께 단위 전지(130)의 내부로부터 발생되는 가스를 전지 모듈(100)의 외부로 배출시키기 위해 덕트 부재(200)가 다음과 같이 형성된다.The battery module 100 according to the embodiment of the present invention discharges gas generated from the inside of the unit cell 130 to the outside of the battery module 100 together with a flow path structure for cooling the unit cell 130 as described above. In order to make the duct member 200 is formed as follows.

도 5는 도 2에 도시된 덕트 부재의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 덕트 부재의 평면도이다.FIG. 5 is a perspective view of the duct member shown in FIG. 2, and FIG. 6 is a plan view of the duct member shown in FIG. 5.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 덕트 부재(200)는 냉각 유로(210, 211)와 가스 배출 통로를 별도로 구분하는 분리부(220, 221)를 구비한다. 분리부(220, 221)는 단위 전지(130)의 전극 단자를 향해 돌출되면서 냉각 유로(210, 211)가 관통되게 형성된 형상을 지칭한다. 분리부(220, 221)는 단위 전지(130)들에 각각 대응하여 복수 개로 형성되고, 복수 개의 분리부(220, 221)들은 단위 전지(130)들에 각각 대응하여 2단으로 배열된다. 복수 개의 분리부(220, 221)들은 이와 같이 배열됨으로써, 열과 열 사이에 가스 배출 통로(도 5 및 도 6에서 화살표들이 일렬로 배열된 영역)가 형성된다.As illustrated in FIGS. 1 to 6, the duct member 200 includes separation parts 220 and 221 separately separating the cooling passages 210 and 211 and the gas discharge passage. The separation parts 220 and 221 refer to a shape in which the cooling flow paths 210 and 211 penetrate while protruding toward the electrode terminal of the unit cell 130. The separators 220 and 221 may be formed in plural in correspondence with the unit cells 130, and the plurality of separators 220 and 221 may be arranged in two stages corresponding to the unit cells 130, respectively. As the plurality of separation parts 220 and 221 are arranged in this manner, a gas discharge passage (the area in which the arrows are arranged in a line in FIGS. 5 and 6) is formed between the heat and the heat.

이러한 분리부(220, 221)들의 각각의 형상은 다음과 같다. 분리부(220, 221)는 단위 전지(130)의 전극 단자의 둘레 일부를 감싸는 형상으로 일측에 개구면을 가지며, 대략적으로 C형 단면과 유사하게 형성된다. 이와 같은 형상으로 인해 분리부(220, 221)들은 그 내측 영역(230, 231)에 각각 단위 전지(130)의 전극 단자들이 수용되면서, 냉각 유로(210, 211)가 단위 전지(130)와 관통홀(112) 사이에 존재하는 이격 공간으로 직접적으로 연통될 수 있다. 그리고, 단위 전지(130)의 전극 단자 방향에서 배출되는 가스는 분리부(220, 221)의 개구면을 통해 가스 배출 통로로 유입되면서, 가스 배출 통로를 따라 덕트 부재(200)의 외부로 배출된다. The shape of each of the separators 220 and 221 is as follows. The separating parts 220 and 221 have a shape that covers a part of the circumference of the electrode terminal of the unit cell 130 and have an opening surface at one side thereof, and are formed to be substantially similar to the C-shaped cross section. Due to the shape, the separators 220 and 221 receive electrode terminals of the unit cell 130 in the inner regions 230 and 231, respectively, and the cooling passages 210 and 211 penetrate the unit cell 130. It may be directly communicated to the spaced space between the holes 112. In addition, the gas discharged from the electrode terminal direction of the unit cell 130 flows into the gas discharge passage through the opening surfaces of the separation units 220 and 221 and is discharged to the outside of the duct member 200 along the gas discharge passage. .

이와 같이 분리부(220, 221)는 냉각 유로(210, 211)와 가스 배출 통로를 별도로 형성하면서도, 냉각 유로(210, 211)를 통해 공급되는 냉각매체와 단위 전지(130)로부터 배출되는 가스가 상호 섞이지 않게 차단한다.As described above, the separators 220 and 221 form the cooling passages 210 and 211 and the gas discharge passage separately, and the gas discharged from the cooling medium and the unit cell 130 supplied through the cooling passages 210 and 211 are separated from each other. Block them from intermingling.

그리고, 복수 개의 분리부들 중에서 상호 인접하는 한 쌍의 분리부(220, 221)들은 각각의 개구면들이 상호 마주하도록 형성된다. 즉, 한 쌍의 단위 전지(130)들을 전기적으로 연결하는 터미널 플레이트(140)가 한 쌍의 분리부(220, 221)들의 개구면들에 의해 형성된 공간에 위치하도록 하기 위함이다.In addition, the pair of separation parts 220 and 221 adjacent to each other among the plurality of separation parts are formed such that the respective opening surfaces face each other. That is, the terminal plate 140 electrically connecting the pair of unit cells 130 is positioned in the space formed by the opening surfaces of the pair of separation units 220 and 221.

그리고, 덕트 부재(200)에는 가스 배출 통로에 연통되는 배출구(240)가 형성되어, 단위 전지(130)들로부터 발생되는 가스가 배출구(240)를 통해 외부로 배출되도록 한다. 이때, 덕트 부재(200)에는 단위 전지(130)들로부터 발생되는 가스가 가스 배출 통로를 따라 일방향으로 유동하도록, 가스의 흐름을 강제적으로 유도하는 송풍수단이 더 구비될 수도 있다.The duct member 200 is provided with a discharge port 240 communicating with the gas discharge passage, so that the gas generated from the unit cells 130 is discharged to the outside through the discharge port 240. In this case, the duct member 200 may further include a blowing means for forcibly inducing the flow of gas so that the gas generated from the unit cells 130 flows in one direction along the gas discharge passage.

전지 모듈(100)은 복수 개의 단위 전지(130)들이 배열되는 위치에 따라 열 발생 정도가 서로 상이하며, 동일한 냉각 매체가 공급된다면 복수 개의 단위 전지(130)들 사이에 열적 불균형이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 전지 모 듈(100)은 복수 개의 분리부(220, 221)들의 크기 또는 개구면 형성 비율을 각각 달리한다. 즉, 냉각 유로(210, 211)는 분리부(220, 221)의 크기 또는 개구면에 따라 냉각 매체의 유동량이 상이해지므로, 단위 전지(130)들에 각각 대응하는 복수 개의 분리부(220, 221)들의 각각의 형상들을 달리한다. The battery module 100 may have a different degree of heat generation depending on a position where the plurality of unit cells 130 are arranged, and thermal imbalance may occur between the plurality of unit cells 130 when the same cooling medium is supplied. In order to solve this problem, the battery module 100 varies the size of the plurality of separators 220 and 221 or the opening surface forming ratio, respectively. That is, since the flow paths of the cooling medium are different in the cooling passages 210 and 211 according to the sizes or the opening surfaces of the separation parts 220 and 221, the plurality of separation parts 220 and the respective ones corresponding to the unit cells 130, respectively. Different shapes of each of 221.

예를 들어 하우징(110)의 중앙 영역에 위치하는 단위 전지(130)는 위치적인 관점에서 다른 단위 전지(130)들에 비해 상대적으로 열 방출 특성이 용이하게 이뤄지지 않을 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 특정 영역의 단위 전지(130)에 대응하는 분리부(220, 221)의 크기 또는 개구면을 상대적으로 크게 형성함으로써, 특정 영역의 단위 전지(130)의 냉각 정도를 더 향상시킬 수 있다. For example, the unit cell 130 positioned in the central region of the housing 110 may not be easily heat dissipated in comparison with other unit cells 130 in terms of position. However, the battery module 100 according to the exemplary embodiment of the present invention forms a relatively large size or an opening surface of the separation parts 220 and 221 corresponding to the unit cells 130 in a specific region, thereby providing a unit battery in a specific region. The degree of cooling of 130 can be further improved.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈에 적용될 수 있는 덕트 부재의 형상들을 나열한 도면들이다.7 is a view listing the shapes of the duct member that can be applied to the battery module according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 실시예 1은 복수 개의 분리부들이 원형 단면 중 76°만을 커버하도록 각각 형성되었고, 실시예 2는 복수 개의 분리부들 중에서 상부 열에 위치한 5개의 분리부들이 원형 단면 중 180°를 커버하도록 각각 형성되었고, 나머지 분리부들이 원형 단면 중 76°를 커버하도록 각각 형성되었다. 실시예 3은 복수 개의 분리부들 중에서 상부 열 및 하부 열에 위치한 각각 5개씩의 분리부들이 각각 원형 단면 중 180°를 커버하도록 각각 형성되었고, 나머지 분리부들이 원형 단면 중 76°를 커버하도록 각각 형성되었다. As shown in FIG. 7, Example 1 was formed such that a plurality of separators each covered only 76 ° of a circular cross section, and Example 2 showed that five separators located in an upper row of the plurality of separators were 180 out of a circular cross section. Each was formed to cover °, and the remaining separators were each formed to cover 76 ° of the circular cross section. Example 3 was formed so that each of the five separation portions located in the upper row and the lower row among the plurality of separation portions respectively covered 180 ° of the circular cross section, and the remaining separation portions respectively formed 76 ° of the circular cross section. .

실시예 1, 2, 3에서의 전지 모듈들은 각 단위 전지들의 내부 발열 온도가 도 8에 도시된 사진들과 같이 보여졌으며, 각 단위 전지들의 내부 발열 온도를 측정한 값은 도 9에 도표로 나타내었다. 이때, 각 단위 전지들의 내부 발열 온도는 각 단위 전지들의 표면 온도로서 전체적인 평균 온도, 길이방향의 1/3 지점과 2/3 지점에서 측정된 온도들이다.In the battery modules of Examples 1, 2, and 3, the internal heating temperatures of the unit cells were shown as shown in the photographs shown in FIG. It was. In this case, the internal heat generation temperatures of the unit cells are the surface temperatures of the unit cells, which are temperatures measured at the overall average temperature, 1/3 of the longitudinal direction, and 2/3.

각 단위 전지들의 내부 발열 온도는 도 9에 도시된 바와 같다. 특히, 실시예 3은 특정 영역의 단위 전지들에 대응하여 분리부들을 달리 형성함으로써, 단위 전지들의 온도 편차가 실시예 1 또는 실시예 2에 비해 더 적음을 알 수 있다.The internal heating temperature of each unit cell is as shown in FIG. 9. In particular, in Example 3, since the separation parts are formed differently to correspond to the unit cells of a specific region, it can be seen that the temperature variation of the unit cells is smaller than that of Example 1 or 2.

도 10은 도 9에 도시된 실시예 3에서의 각 단위 전지들의 내부 발열 온도를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph illustrating an internal exothermic temperature of each unit battery of Example 3 illustrated in FIG. 9.

도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 단위 전지들은 냉각팬의 전압(8V, 10V, 12V, 14V)에 따라 발열 정도가 약간씩 달라졌지만, 공통적으로 셀 넘버 12 ~ 21이 셀 넘버 1 ~ 10에 비해 단위 전지들의 발열 온도가 낮음을 확인할 수 있다. 즉, 셀 넘버 1 ~ 10은 분리부들이 원형 단면 중 76°를 커버하도록 형성된 것들이며, 셀 넘버 12 ~ 21은 분리부들이 원형 단면 중 180°를 커버하도록 형성된 것들이었다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전지 모듈은 분리부들의 형상 또는 크기를 달리함으로써, 단위 전지들의 온도 분포를 조절할 수 있다. As shown in FIG. 10, the unit cells have slightly different heat generation depending on the voltages of the cooling fans (8V, 10V, 12V, and 14V), but cell numbers 12 to 21 are commonly assigned to cell numbers 1 to 10. It can be seen that the exothermic temperature of the unit cells is low. That is, cell numbers 1 to 10 were those portions formed to cover 76 ° of the circular cross section, and cell numbers 12 to 21 were those formed to cover 180 ° of the circular cross section. As such, the battery module according to the exemplary embodiment of the present invention may adjust the temperature distribution of the unit cells by varying the shape or size of the separator.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.That is, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈의 사시도이다. 1 is a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 커버 부재가 제거된 상태의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. FIG. 2 is a perspective view illustrating the battery module in a state in which the cover member illustrated in FIG. 1 is removed.

도 3은 도 2에 도시된 덕트 부재가 제거된 상태의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating the battery module in a state in which the duct member shown in FIG. 2 is removed.

도 4는 도 2에서 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여 단위 전지가 내장된 하우징과 덕트 부재 사이의 결합관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a coupling relationship between a housing in which a unit cell is built and a duct member cut along a line IV-IV in FIG. 2.

도 5는 도 2에 도시된 덕트 부재의 사시도이다. FIG. 5 is a perspective view of the duct member shown in FIG. 2. FIG.

도 6은 도 5에 도시된 덕트 부재의 평면도이다. FIG. 6 is a plan view of the duct member shown in FIG. 5. FIG.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전지 모듈에 적용될 수 있는 덕트 부재의 형상들을 나열한 도면들이다. 7 is a view listing the shapes of the duct member that can be applied to the battery module according to an embodiment of the present invention.

도 8은 도 7에 도시된 덕트 부재들이 각각 적용된 전지 모듈에서 각 단위 전지들의 내부 발열 온도를 살펴본 사진들이다. FIG. 8 is a photograph illustrating the internal heating temperature of each unit cell in the battery module to which the duct members illustrated in FIG. 7 are applied.

도 9는 도 8에 도시된 각 단위 전지들의 내부 발열 온도를 각각 나타낸 도표이다. FIG. 9 is a diagram illustrating internal heat generation temperatures of respective unit cells illustrated in FIG. 8.

도 10은 도 9에 도시된 실시예 3에서의 각 단위 전지들의 내부 발열 온도를 나타낸 그래프이다. FIG. 10 is a graph illustrating an internal exothermic temperature of each unit battery of Example 3 illustrated in FIG. 9.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 전지 모듈 110 : 하우징 100: battery module 110: housing

120 : 커버 부재 130 : 단위 전지 120: cover member 130: unit cell

200 : 덕트 부재 210, 211 : 냉각 유로 200: duct member 210, 211: cooling flow path

220, 221 : 분리부 220, 221: separator

Claims (13)

  1. 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 단위 전지들; A plurality of unit cells electrically connected to each other;
    상기 단위 전지들에 각각 대응하여 상기 단위 전지들을 수용하는 복수 개의 관통홀들이 형성된 하우징; 및 A housing in which a plurality of through holes are formed to correspond to the unit cells, respectively; And
    상기 하우징에 결합되면서 상기 단위 전지들의 전극 단자를 커버하는 덕트 부재;를 포함하고, And a duct member coupled to the housing to cover the electrode terminals of the unit cells.
    상기 덕트 부재에는 상기 관통홀을 향해 냉각매체를 주입하기 위한 냉각 유로가 형성되면서 상기 단위 전지들로부터 발생되는 가스를 기 설정된 방향으로 배출시키는 가스 배출 통로가 형성되며,In the duct member, a cooling passage for injecting a cooling medium toward the through hole is formed, and a gas discharge passage for discharging gas generated from the unit cells in a predetermined direction is formed.
    상기 냉각 유로와 상기 가스 배출 통로는 상기 덕트 부재에 형성된 분리부에 의해 구분되고, 상기 분리부는 상기 단위 전지의 전극 단자를 향해 돌출되면서 상기 냉각 유로가 상기 전극 단자를 향하는 방향으로 관통되게 형성되는 전지 모듈. The cooling passage and the gas discharge passage are divided by a separator formed in the duct member, wherein the separator protrudes toward the electrode terminal of the unit cell while the cooling passage is formed to penetrate in the direction toward the electrode terminal. module.
  2. 삭제 delete
  3. 삭제 delete
  4. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 냉각 유로는 상기 단위 전지와 상기 관통홀 사이에 존재하는 이격 공간과 연통되는 전지 모듈. The cooling channel is in communication with the separation space existing between the unit cell and the through hole.
  5. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 분리부는 상기 단위 전지들에 각각 대응하여 복수 개로 형성되고, 상기 복수 개의 분리부들은 복수 열로 배열됨으로써 열과 열 사이에 상기 가스 배출 통로가 형성되는 전지 모듈. And a plurality of separators corresponding to the unit cells, respectively, and the plurality of separators are arranged in a plurality of rows so that the gas discharge passage is formed between rows.
  6. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5,
    상기 덕트 부재에는 상기 가스 배출 통로에 연통되는 배출구가 형성되며, 상기 단위 전지들로부터 발생되는 가스는 상기 가스 배출 통로와 상기 배출구를 통해 외부로 배출되는 전지 모듈. The duct member is formed with a discharge port communicating with the gas discharge passage, the gas generated from the unit cells are discharged to the outside through the gas discharge passage and the discharge port.
  7. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5,
    상기 분리부는 상기 단위 전지의 전극 단자의 둘레 일부를 감싸는 형상으로 일측에 개구면을 갖는 전지 모듈. The separator has a shape surrounding the portion of the periphery of the electrode terminal of the unit cell, the battery module having an opening surface on one side.
  8. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein
    상기 단위 전지와 상기 관통홀은 각각 원통형이고, The unit cell and the through hole are each cylindrical,
    상기 분리부는 상기 단위 전지에 대응하는 C형 단면을 갖는 전지 모듈. The separator has a C-shaped cross section corresponding to the unit cell.
  9. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein
    상기 복수 개의 분리부들 중에서 상호 인접하는 한 쌍의 분리부들은 각각의 개구면들이 상호 마주하는 전지 모듈. The pair of separators adjacent to each other among the plurality of separators may have respective openings facing each other.
  10. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 한 쌍의 분리부들에 대응하는 단위 전지들은 터미널 플레이트에 의해 전기적으로 연결되며, Unit cells corresponding to the pair of separators are electrically connected by a terminal plate,
    상기 터미널 플레이트는 상기 한 쌍의 분리부들의 개구면들에 의해 형성된 공간에 위치하는 전지 모듈. And the terminal plate is positioned in a space formed by the opening surfaces of the pair of separation portions.
  11. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9,
    상기 복수 개의 분리부들은 상기 덕트 부재에서 배열되는 위치에 따라 각각의 크기가 다르게 형성되는 전지 모듈. The plurality of separators are formed in a different size depending on the position arranged in the duct member.
  12. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, The method according to claim 1 or 10,
    상기 덕트 부재를 커버하면서 상기 냉각 유로로 상기 냉각매체를 공급하기 위한 내부 공간이 마련된 커버 부재;를 더 포함하는 전지 모듈. And a cover member covering the duct member and having an inner space for supplying the cooling medium to the cooling passage.
  13. 제 12 항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 커버 부재는 상기 덕트 부재를 매개로 하여 상기 하우징과 일체로 결합되는 전지 모듈. The cover member is integrally coupled to the housing via the duct member.
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